프로그램 가능한 서모스탯
Programmable thermostat |
프로그램 가능한 서모스탯은 하루 중 다른 시간에 적용되는 일련의 프로그램된 설정에 따라 온도를 조절하도록 설계된 서모스탯이다. 프로그램 가능한 자동 온도 조절기는 후퇴 온도 조절 또는 시계 온도 조절이라고도 한다.
혜택들
건물(또는 다른 용기)에서 발생하는 냉난방 손실은 온도 차이가 증가할수록 더 커진다. 프로그램 가능한 서모스탯은 난방이나 냉방량의 감소에 반대할 수 없는 때에 온도 차이를 감소시킴으로써 이러한 손실을 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 냉각기 동안 가정에서 사용하는 프로그램 가능 온도 조절기를 설정하여 아무도 집에 없을 근무일 동안 가정의 온도를 올릴 수 있도록 할 수 있다. 그런 다음 거주자가 도착하기 전에 에어컨을 켜도록 설정하여 피크 실외 온도 동안 에어컨 에너지를 절약한 상태에서 거주자가 도착하는 즉시 집이 시원해질 수 있도록 할 수 있다. 낮 동안에 필요한 냉각 감소는 또한 전기 공급 그리드에 대한 수요를 감소시킨다.
반대로 난방기 동안에는 프로그램 가능한 온도조절장치를 설정하여 낮 동안 집이 비어 있을 때 그리고 모든 거주자가 잠자리에 든 후 밤에 집의 온도를 낮추고 저녁에 집에 도착하거나 아침에 일어나기 전에 집을 다시 가열할 수 있다. (수면위생의 문제로서) 침실이 시원할 때는 잠을 더 잘 자고, 나아가 추운 겨울밤에는 건물 내외부의 온도차가 가장 크기 때문에 에너지 손실을 줄인다.
유사한 시나리오가 상업용 건물에서 사용 가능하며 건물의 입주 패턴을 충분히 고려한다.
컨슈머리포트 매거진에 따르면, 프로그램 가능한 자동온도조절기는 연간 약 180달러의 에너지 요금을 줄일 수 있다.[1]
논란
프로그램 가능한 자동 온도 조절기가 올바르게 사용되었을 때 에너지를 절약할 수 있지만, 주거지 현장 연구에서는 평균 에너지 절약량이 거의 또는 전혀 입증되지 않았다. 주거 환경에서 사용성에 대한 어려움은 주택 에너지 절약의 지속성 부족을 초래하는 것으로 보인다. 미국 EPA에 따르면 가정용 프로그래밍 가능한 서모스탯은 "사용 가능한 연구에 따르면 프로그램 가능한 서모스탯(PT) 설치로 인한 절감 효과가 없다. 일부 연구에서는 소비량이 소폭 증가한 것으로 나타났다."[2] 이것은 네비우스와 피그,[3] 크로스와 저드[4] 등의 연구와 페퍼 외 연구로 뒷받침된다.[5] 그 주제에 대한 최근 리뷰가 있다.
잠재적 에너지 소비 증가 외에도 디지털 프로그램 가능 온도 조절기는 사용성이 낮다는 비판을 받아왔다. 여러 연구에서 디지털 프로그래밍 가능한 자동 온도 조절기는 사용자가 프로그래밍하기[6] 어렵고 특히 노년층이 디지털 온도 조절기를 사용하는 데 어려움을 겪을 수 있다는 것을 밝혀냈다(Combe et al. 참조).[7]
프로그램 가능한 자동 온도조절기의 사용은 고장 기능에 대한 잘못된 인식에 의해 방해되어 건물 필요량의 난방 또는 냉방량이 짧은 시간 동안(예: 야간 또는 비어 있는 경우) 감소된다는 점에 주목하였다. 건물의 온도변화가 허용되면 난방이나 냉방시스템이 쾌적한 온도로 되돌아가기 위해 "더 열심히" 일해야 하며, 냉난방 감소 시 절약되는 에너지를 상회하거나 상회해야 한다는 믿음이다. 올바르게 설정하면[8][9] 구조물과 환경 사이의 열전달은 구조물의 내부와 외부 사이의 온도차에 비례하므로 후퇴 및 복구 기능이 5-15%의 에너지 절약을 초래할 수 있다.[10][11]
구성 및 기능
시계 온도 조절 장치
가장 기본적인 시계 자동온도조절기는 두 개의 기간(더 더운 기간과 더 추운 기간)으로 한 개의 프로그램만 구현할 수 있으며, 동일한 프로그램이 매일 실행된다. 더 정교한 시계 자동 온도 조절기는 하루에 4개 이상의 고온 및 저온 기간을 설정할 수 있다. 일반적으로 여러 기간을 허용하더라도 두 개의 구별되는 온도(더 뜨거운 온도와 더 차가운 온도)만 설정할 수 있다. 더 뜨겁고 차가운 온도는 보통 기존의 (비클럭) 온도 조절기와 거의 동일한 아날로그 온도 눈금을 따라 두 개의 레버를 미끄러뜨리는 것만으로 설정된다.
이 디자인은 제작이 간단하고 프로그램 제작이 비교적 쉽지만, 프로그램 진행은 주 7일 내내 변동 없이 반복되기 때문에 주말에 편안함을 희생한다. 이러한 결함을 극복하기 위해 사용자가 현재 기간을 더운 기간에서 추운 기간으로 명시적으로 전환(한 번)하거나 그 반대로 전환할 수 있도록 푸시 버튼이 제공되기도 한다. 이 버튼의 일반적인 사용은 평상시 집이 비어 있는 근무일 중에 발생하는 "셋백"을 오버라이드하는 것이다.
시계 장치는 전기 장치다. 작동에는 일반적으로 두 가지 방법이 사용되어 왔다.
[1] 24V 교류(24VAC)의 별도의 연속 공급원이 서모스탯에 제공된다.
[2] 서모스탯의 충전식 배터리는 시계를 작동시킨다. 이 배터리는 온도 조절기가 열을 호출하지 않을 때 충전되며 24VAC를 사용할 수 있다. 온도 조절기가 난방 또는 냉각을 위해 설정되어 있을 때 시계가 작동하도록 방전된다.
디지털 온도 조절 장치
디지털 자동온도조절기는 동일한 기능을 구현할 수 있지만 대부분은 더 다양한 기능을 제공한다. 예를 들어, 그들은 일반적으로 매일 2, 4, 6개의 기간 동안 온도를 설정하는 것을 허용하며, 단일 "핫터" 온도와 단일 "콜더" 온도로 제한되기 보다는 디지털 자동 온도 조절기는 보통 각 기간을 고유한 온도로 설정할 수 있다. 이 기간들은 일반적으로 "아침", "하루", "이븐닝" 그리고 "밤"이라고 표시되어 있지만, 관련된 시간 간격을 제약하는 것은 없다. 디지털 자동온도조절기는 보통 사용자가 해당 기간 동안 프로그래밍된 온도를 오버라이드할 수 있도록 하며, 다음 기간이 시작되면 자동으로 프로그래밍된 온도를 재개한다. 현재 온도를 "유지"(잠금)하는 기능도 제공된다. 이 경우 사용자가 보류를 취소하거나 프로그래밍된 이벤트가 발생할 때까지 오버라이드 온도가 유지되어 정상적인 프로그램을 재개한다. 보다 정교한 모델들은 앞으로 정해진 시간에 홀드 해제를 할 수 있게 될 것이다.
시계 자동온도조절기와 마찬가지로 기본적인 디지털 자동온도조절기는 매일 한 사이클씩만 작동될 수 있다. 보다 정교한 자동 온도 조절기는 평일 일정과 별도의 주말 일정(일명 "5-2" 설정) 또는 토요일과 일요일 스케줄(일명 "5-1-1" 설정)을 가질 수 있으며, 다른 자동 온도 조절기는 주일의 각 요일별 스케줄("7일 설정")을 제공한다. 사용자의 냉난방 일정 요건에 따라 "주말"로 정의되는 요일의 선택은 자의적이다. 흔히, 제조자는 각각의 기능 수준을 제공하는 세 개의 유사한 자동 온도 조절기를 판매하며, 공장 프로그래밍과 가격 이외에는 온도 조절기에 뚜렷한 차이가 없다.[12]
대부분의 디지털 자동온도조절기에는 난방과 냉각을 위한 별도의 프로그램이 있으며, 시스템이 가열 또는 냉각되지 않을 때에도 공기 순환을 위해 고로 블로워를 켜는 디지털 또는 수동 스위치가 있을 수 있다. 보다 정교한 모델은 이전 시간 동안 난방 또는 냉방 주기가 발생하지 않은 경우 5~10분 동안 순환 팬을 작동하도록 프로그래밍할 수 있다. 이것은 특히 잦은 공기 순환 없이 뜨거운 공기가 상승하여 떨어지는 차가운 공기와 분리되는 층화 대상 건물에서 유용하다.
디지털 자동온도조절기에는 사용자가 프로그래밍할 수 있는 공기 필터 교체 알림도 있을 수 있다. 이는 난방/냉방 시스템의 누적 런타임을 계산하고 필터를 변경할 때가 되면 사용자에게 상기시킨다. 이 기능은 종종 누적 런타임을 난방과 냉방 모두를 합친 집합으로 표시하거나 매번 별도로 표시한다.
일부 디지털 자동 온도 조절기는 터치 톤 전화나 네스트 학습 온도 조절기와 같은 인터넷을 통해 프로그래밍할 수 있다.
디지털 자동 온도 조절기는 보통 세 가지 방법 중 하나로 작동된다.
- 정교한 전원 회로는 서모스탯이 호출되지 않을 때 24VAC 공급 장치에서 작동하며, 서모스탯이 호출될 때 서모스탯 회로에서 흐르는 전류에서 작동한다. 배터리는 전원 장애 시 백업에 사용된다.
- 충전식 배터리는 클록 서모스탯과 마찬가지로 서모스탯을 작동시켜 서모스탯이 호출되지 않을 때 충전하고 서모스탯이 호출되는 동안 방전한다.
- 비충전식 배터리는 항상 서모스탯에 전원을 공급한다. 배터리에서 끌어오는 전력량을 제한하기 위해, 그러한 자동 온도 조절기는 릴레이의 코일에 지속적으로 전원을 공급할 필요가 없는 임펄스 릴레이를 사용한다. 이러한 온도조절기는 기존의 24VAC 회로뿐만 아니라 밀리볼트 회로에도 사용할 수 있다. 배터리 수명은 일반적으로 1~2년이다.
PID 컨트롤러가 있는 디지털 온도 조절 장치
더 비싼 모델에는 PID 컨트롤러가 내장되어 있어 온도 조절기가 피드백 루프를 통해 전체 시스템(룸 자체를 포함)이 명령에 어떻게 반응하는지를 "학습"할 수 있다. 예를 들어 아침 온도를 오전 7시에 21°C로 프로그래밍하면 온도가 21°C가 되는 반면, 프로그램 가능하지 않은 온도 조절기는 오전 7시에 단순히 21°를 향해 작동하기 시작할 것이다. 따라서 PID 컨트롤러는 최적의 시작을 위해 실내의 과거 온도 상태와 현재 온도를 비교하여 실내 온도 조절 방법의 데이터를 처리한 후 원하는 시간에 원하는 온도에 도달하기 위해 시스템을 활성화해야 하는 시간을 설정한다.
또한 프로세스 제어 또는 산업용 온도조절기는 온도가 매우 안정적이어서[13](예를 들어 난방 사이클이 끝날 때 첫 번째 오버슈트 및 변동을[14] 감소시킴으로써) 쾌적성이 높아지도록 한다.
상용온도조절기
상업적 용도에서는 온도 조절기가 시계 메커니즘을 포함하지 않을 수 있다. 대신, "핫터"와 "컬러" 설정 중 하나를 선택하기 위해 다른 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 서모스탯이 공압 제어를 사용하는 경우 서모스탯에 공급되는 공기 압력의 변화는 "호터"와 "콜더" 설정 사이에서 선택할 수 있으며, 이 공기 압력은 중앙 조절기에 의해 결정된다. 전자 제어장치의 경우 특정 신호는 "핫터" 또는 "콜더" 설정에서 작동할지 여부를 나타낼 수 있다.
터미널 코드 및 색상
| 색 | 터미널 코드 | 설명 |
|---|---|---|
| 빨간색 | R | 24볼트 |
| 빨간색 | RH / RC | 24V 열/냉각 부하 |
| C / X | 24볼트 공통 | |
| 흰색 | W / W1 | 열 |
| 흰색 | W2 | 백업 열 |
| 노란색 | Y / Y1 | 멋지다 |
| 녹색 | G | 부채 |
| 오렌지 | O / OB | 후진 밸브(히트 펌프) |
| E | 비상 난방(열 펌프) |
참고 항목
참조
- ^ "Best Thermostat Buying Guide – Consumer Reports". consumerreports.org.
- ^ Shiller, David (1 June 2010). "Programmable Thermostat Program Proposal" (PDF).
- ^ "Energy and Housing in Wisconsin(A Study of Single-Family Owner-Occupied Homes)" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2 April 2012. Retrieved 23 September 2011.
- ^ "Automatic Setback Thermostats: Measure Persistence and Customer Behavior". cee1.org.
- ^ "UC Davis Grad Student Researcher and EEC Analyst Marco Pritoni Quoted in Washington Post on Consumer Misuse of Thermostats" (PDF). 2015-07-14.
- ^ Combe, Nicola (2011). "Assessing the number of users who are excluded by domestic heating controls". International Journal of Sustainable Engineering. 4: 84–92. doi:10.1080/19397038.2010.491563. S2CID 60586192.
- ^ Combe, Nicola (2012). "An investigation into usability and exclusivity issues of digital programmable thermostats". Journal of Engineering Design. 23 (5): 401–417. doi:10.1080/09544828.2011.599027. S2CID 62154056.
- ^ 온도 조절기가 고장난다고 해서 에너지를 절약할 수 없다고 생각한다면, 틀렸어!
- ^ 프로그램 일정 및 제안된 에너지 절약
- ^ 미국 에너지부/energy.gov, 홈 »온도조절기
- ^ 프로그램 가능한 서모스탯 신화: 사실을 알고 수익을 높이십시오. The Air-Conditioning, Heating and Freezing NEWS/achrnews.com
- ^ 5-2, 5-1-1 또는 7일 서모스탯으로의 작동은 설계에 의해 고정되며 최종 사용자가 변경할 수 없다.
- ^ "Smart PID controller".
- ^ "Temperature Controllers Using Hysteresis".
외부 링크
- Energy Savvers, Programmable 서모스탯(ERE).
- 허니웰 크로노텀 3세
- 자동 용해로 자동 온도 조절기의 기초에 관한 "온도조절기가 당신의 용해도를 어떻게 변화시키는가" 1951년 기사 - 첫 번째 시계 온도 조절기를 보여주는 149페이지의 좋은 도면과 그림
